风机耐磨堆焊焊条研制的文献学习体会

文献概况

本文发表于《风机技术》1991年第33卷第4期，作者刘朋山。离心引风机是工业生产中广泛使用的通风设备，其叶轮叶片在含尘气体中长期运转，承受着严重的磨粒磨损。本文针对风机叶片的耐磨堆焊焊条进行了研制，为风机叶片的耐磨修复提供了重要的材料支撑。

风机叶片的磨损工况分析

磨粒磨损机制

离心引风机叶片在工作过程中，含尘气体以高速流过叶片表面，尘粒对叶片表面产生持续的切削和冲击作用。这种磨粒磨损的严重程度取决于以下因素：

• 气体含尘量：含尘量越高，磨损越严重。
• 尘粒硬度：硬质尘粒（如石英砂）的切削能力远强于软质尘粒。
• 气体流速：流速越高，尘粒对叶片的冲击动能越大。
• 叶片角度：叶片前缘和压力面承受的磨损最为严重。

风机叶片堆焊材料的要求

风机叶片堆焊材料必须满足以下要求：

1. 高硬度：堆焊层硬度应远高于尘粒硬度，以抵抗切削磨损。
2. 良好韧性：堆焊层应具有一定的韧性，以承受气流冲击和振动载荷。
3. 优异的焊接性：焊条应具有良好的焊接工艺性能，便于现场施焊。
4. 良好的耐蚀性：在含湿气和腐蚀性气体的环境中保持性能稳定。

耐磨堆焊焊条的研制

焊条成分设计

耐磨堆焊焊条的成分设计遵循以下原则：

• 高铬含量：Cr含量一般在20%~30%，形成M7C3型碳化物，提供高硬度。
• 适量碳含量：C含量在3%~5%，促进碳化物的形成。
• 合金强化元素：添加Mo、V、W等强碳化物形成元素，进一步提高硬度和耐磨性。
• 控制硫磷含量：S、P含量应控制在极低水平（S≤0.030%，P≤0.040%），以减少热裂纹敏感性。

焊条制造工艺要点

堆焊层性能表征

研制成功的耐磨堆焊焊条，其堆焊层性能应达到以下指标：

工程应用效果

风机叶片堆焊修复方案

在实际工程中，风机叶片的堆焊修复通常采用以下方案：

1. 叶片前缘堆焊：在叶片前缘堆焊1~2mm厚的耐磨层，保护前缘免受磨粒切削。
2. 叶片压力面堆焊：在叶片压力面（迎风面）堆焊耐磨层，延长叶片使用寿命。
3. 叶片根部堆焊：在叶片根部堆焊耐磨层，防止根部因振动和冲刷而磨损减薄。

寿命提升效果

通过合理的堆焊修复，风机叶片的使用寿命可显著提升：

• 普通碳钢叶片：使用寿命约2000~3000小时。
• 堆焊修复后叶片：使用寿命可达8000~12000小时，提升3~5倍。
• 高合金堆焊层叶片：使用寿命可达15000小时以上，提升5~7倍。

学习心得与启示

本文的研究成果为风机叶片的耐磨修复提供了实用的焊条材料和工艺方法。风机叶片堆焊焊条的研制是一项涉及材料设计、药皮配方、焊接工艺和性能表征的系统工程。在实际应用中，应根据风机的工作工况（含尘量、尘粒特性、气体流速、温度等）合理选择堆焊焊条，并通过规范的焊接操作确保堆焊层的质量。

风机叶片堆焊修复技术是一种经济有效的延长设备使用寿命的方法。与更换新叶片相比，堆焊修复的成本仅为更换成本的10%~20%，且施工周期短，对生产的影响小。因此，在工业生产中推广应用风机叶片堆焊修复技术，对于降低设备维护成本、提高生产连续性具有重要的经济意义。

在实际工程中，应建立风机叶片堆焊修复的标准作业程序，包括焊条选择、焊前准备、焊接操作、焊后检验和寿命评估等环节，确保堆焊修复的质量和效果。通过持续的技术积累和工艺优化，可以不断提高风机叶片的耐磨性能和使用寿命，为企业创造更大的经济效益。